專利名稱：監(jiān)視智能電子設(shè)備的時(shí)間-電流特性之間的分級(jí)裕量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)視智能電子設(shè)備(IED)的時(shí)間-電流特性之間的分級(jí)裕量的方法。
背景技術(shù)：
智能電子設(shè)備(IED)被安裝在電力系統(tǒng)中，通常安裝在發(fā)電、輸電、配電、工業(yè)或輸送系統(tǒng)中。IED位于變電站中，它們的目的是測(cè)量、保護(hù)、控制和監(jiān)視與它們連接的系統(tǒng)。本申請(qǐng)的主題涉及保護(hù)電力系統(tǒng)的IED (常稱為“保護(hù)繼電器”)。當(dāng)在電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)IED與斷路器一起起作用，中斷對(duì)故障電路的供電，使那個(gè)電路“死亡”，并且不再饋入電能。簡(jiǎn)而言之，IED向斷路器發(fā)出跳開命令，然后使斷路器跳開以便清除故障。 在許多系統(tǒng)中，檢測(cè)故障的方法是通過(guò)檢測(cè)過(guò)電流，和重要的是系統(tǒng)上的多個(gè)IED在執(zhí)行系統(tǒng)保護(hù)任務(wù)時(shí)相互協(xié)調(diào)。應(yīng)該只讓供給故障電流的線路“跳開”，而相鄰或上游健康電路不受影響。一種典型手段是實(shí)現(xiàn)這種協(xié)調(diào)工作以便IED發(fā)出其跳開命令的時(shí)間取決于流過(guò)故障電流的幅度?？梢詫⑵浒才旁陔娏ο到y(tǒng)中，以便當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，與故障最接近的IED首先操作，并打開斷路器以便清除故障。在這樣的情況下，進(jìn)一步遠(yuǎn)離故障(“上游”)的IED不應(yīng)該操作，并且當(dāng)它們測(cè)量相同水平的故障電流時(shí)，通過(guò)加入“分級(jí)裕量”故意使它們推遲操作。圖I示出了顯示上游和下游IED的概念的簡(jiǎn)單系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，和圖2示出了例示圖I的電路的分級(jí)裕量的曲線。圖I示出了對(duì)標(biāo)為電路2和電路3的兩個(gè)串聯(lián)電路供電的電源EP (電路I)。電路2的上游智能電子設(shè)備IEDa由屬于電路2的電流互感器CTa供能，和電路3的下游智能電子設(shè)備IEDb由屬于電路3的電流互感器CTb供能。智能電子設(shè)備IEDa和IEDb分別測(cè)量流入電路2中的電流和流入電路3中的電流。智能電子設(shè)備IEDa輸出要施加到電路2的斷路器CBa的控制信號(hào)Sa，和智能電子設(shè)備IEDb輸出要施加到電路3的斷路器CBb的控制信號(hào)SB。斷路器CBa和CBb旨在必要時(shí)中斷故障電流。圖2示出了例示IEDa和IEDb的時(shí)間-電流特性的曲線。曲線Ca是IEDa的時(shí)間-電流特性，和曲線Cb是IEDb的時(shí)間-電流特性。對(duì)于小電流，IED中的過(guò)電流元件的操作時(shí)間T長(zhǎng)，而對(duì)于大電流，IED中的過(guò)電流元件的操作時(shí)間短。因此，操作時(shí)間T與IED測(cè)量的電流I成反比。將兩條曲線(；和Cb分開，以便對(duì)于電流I0的相同值，存在操作時(shí)間T的兩個(gè)不同值Tl和T2。值Tl對(duì)應(yīng)于曲線Cb，和值T2對(duì)應(yīng)于曲線CA。T2的值大于Tl的值，按定義，T2與Tl之間的差值是取決于電流I的分級(jí)裕量TeM。在使下游智能電子設(shè)備IEDb能夠首先操作的持續(xù)時(shí)間Tl之外，分級(jí)裕量時(shí)間Tm包括智能電子設(shè)備IEDa和IEDb兩者的操作時(shí)間的容許誤差、上游智能電子設(shè)備IEDa的計(jì)算過(guò)沖時(shí)間、將輸入電流信號(hào)饋入^04和IEDb兩者中以便測(cè)量的輸入電流互感器的容許誤差、和應(yīng)急安全裕量。分級(jí)裕量時(shí)間Tm由用戶包括在電流-時(shí)間特性中。時(shí)間相關(guān)過(guò)電流保護(hù)IED存在對(duì)在大多數(shù)情況下被認(rèn)為侵犯了分級(jí)裕量時(shí)間的電力系統(tǒng)中的大電流故障誤操作的偶然問題。即使電力系統(tǒng)保護(hù)工程師考慮到他/她感受到的是最壞情況情形地計(jì)算分級(jí)裕量，也可能未必建立起正確的分級(jí)。像“跳開前報(bào)警”那樣的解決方案迄今為止只可用于像熱保護(hù)功能那樣的慢操作時(shí)間元件，其中這些技術(shù)可用于計(jì)算跳開之前的剩余時(shí)間，如果這個(gè)剩余時(shí)間下降到設(shè)置的閾值以下，就引發(fā)報(bào)警。這種解決方案可用于大多數(shù)制造商的IED。在這些慢操作時(shí)間設(shè)備(以分鐘計(jì)操作，而不是以通常出現(xiàn)在過(guò)電流保護(hù)IED中的幾分之一秒計(jì)操作)中，實(shí)時(shí)地引發(fā)報(bào)警，使得在IED操作之前可以在電力系統(tǒng)中采取補(bǔ)救措施。這樣的解決方案不可用于快操作時(shí)間元件。本發(fā)明的方法沒有現(xiàn)有技術(shù)方法的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
的確，本發(fā)明提供了一種監(jiān)視安裝在電力系統(tǒng)中的至少兩個(gè)智能電子設(shè)備(IEDa，IEDb)的時(shí)間-電流特性之間的分級(jí)裕量的方法，每個(gè)智能電子設(shè)備包含造成所需操作時(shí)間延遲的器件，所述分級(jí)裕量包含用戶設(shè)置的安全裕量，其特征在于，當(dāng)在電力系統(tǒng)中發(fā)生引起故障電流的故障時(shí)，該方法包含當(dāng)侵犯了安全裕量時(shí)向用戶提供警告的步驟。按照本發(fā)明的進(jìn)一步特征，萬(wàn)一電力系統(tǒng)上的故障清除操作指示有必要，可以自動(dòng)增加分級(jí)裕量，以便恢復(fù)正確的時(shí)間分級(jí)。按照本發(fā)明的另一個(gè)進(jìn)一步特征，分級(jí)裕量的自動(dòng)增加受最大允許時(shí)間增量限制。造成每個(gè)智能電子設(shè)備的所需操作時(shí)間延遲的器件是，例如，跳開計(jì)數(shù)器或旨在實(shí)現(xiàn)時(shí)間積分算法的單元，在本文件內(nèi)，下文將其稱為“計(jì)數(shù)器件”以簡(jiǎn)化閱讀。因此，本發(fā)明提出了一種能夠檢驗(yàn)分級(jí)計(jì)算中的安全裕量未遭到破壞的方法。因此，在出故障的情況下，所有設(shè)備可以在在分級(jí)計(jì)算中假設(shè)的誤差容許范圍內(nèi)作出響應(yīng)。借助于本發(fā)明的方法，存在如下精確手段對(duì)于每次系統(tǒng)故障發(fā)生，檢驗(yàn)系統(tǒng)多接近誤操作，因此使電力系統(tǒng)工程師可以判定是否有必要采取補(bǔ)救措施。本發(fā)明的方法具體涵蓋如下(I)當(dāng)侵犯了安全裕量時(shí)間時(shí)向用戶提供警告；(2)可選地，如果用戶作了選擇，則在繼電器上根據(jù)被提出以恢復(fù)正確分級(jí)裕量的警告自動(dòng)增加分級(jí)裕量；以及(3)根據(jù)報(bào)警警告將記錄存儲(chǔ)在上游繼電器中，以便故障后分析可以確定故障的根源。本發(fā)明的方法可以有利地使有關(guān)人員為故障后調(diào)查指示分級(jí)問題。因此，尤其不是根據(jù)補(bǔ)救措施來(lái)解決當(dāng)前事件，而是指出問題和使補(bǔ)救措施可以防止將來(lái)發(fā)生引起誤操作的類似事件。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)閱讀參考附圖所作的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述而變得更加清楚，在附圖中圖I示出了顯示上游和下游IED的概念的簡(jiǎn)單系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖2示出了例示于圖I中的上游和下游IED的時(shí)間-電流特性的曲線；圖3A-圖3G是說(shuō)明本發(fā)明與圖I的系統(tǒng)有關(guān)的工作的時(shí)序圖。在所有圖形中,相同標(biāo)號(hào)表示相同元件。
具體實(shí)施例方式在本專利中討論的發(fā)明利用了過(guò)電流功能的時(shí)間-電流特性。圖3A-圖3G是用于說(shuō)明本發(fā)明與圖I的系統(tǒng)有關(guān)的工作的時(shí)序圖圖3A示出了與發(fā)生的相繼事件相對(duì)應(yīng)的時(shí)線；
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圖3B示出了智能電子設(shè)備IEDb承受的電流I (IEDb);圖3C示出了智能電子設(shè)備IEDb的計(jì)時(shí)命令TC (IEDb)；圖3D示出了智能電子設(shè)備IEDb的跳開控制TRC (IEDb)；圖3E示出了智能電子設(shè)備IEDa承受的電流I (IEDa)；圖3F示出了智能電子設(shè)備IEDa的計(jì)時(shí)命令TC (IEDa);以及圖3G示出了智能電子設(shè)備IEDa的跳開控制TRC (IEDa)0首先，在時(shí)刻h發(fā)生故障(參照?qǐng)D3A)，且智能電子設(shè)備^04和IEDb*受的電流增大(參照?qǐng)D3B和3E)。每個(gè)智能電子設(shè)備的計(jì)數(shù)器件開始計(jì)數(shù)(參照?qǐng)D3C和3F)。如果故障持續(xù)到超過(guò)時(shí)刻則下游智能電子設(shè)備IEDb的計(jì)數(shù)器件將計(jì)數(shù)遞增到預(yù)定目標(biāo)。當(dāng)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)時(shí)，IEDb發(fā)出跳開(參照?qǐng)D3D)，以便將命令信號(hào)施加到斷路器CBb，且在大于h的時(shí)刻t2中斷故障電流(參照?qǐng)D3B)。然后，使智能電子設(shè)備IEDb復(fù)位(參照?qǐng)D3C和3D)。同時(shí)，使IEDa復(fù)位(參照?qǐng)D3E和3F)，并且使智能電子設(shè)備IEDa計(jì)算相對(duì)于跳開水平的IEDa的計(jì)數(shù)器件達(dá)到的暫停水平。此外，讓IEDa記住正好在電流下降的時(shí)刻之前的故障電流。然后，計(jì)算代表IEDa跳開的剩余時(shí)間的跳開剩余時(shí)間AU參照?qǐng)D3G)。然后將跳開剩余時(shí)間At與等于應(yīng)急安全裕量的可設(shè)置報(bào)警閾值相比較。如果計(jì)算的跳開剩余時(shí)間At小于閾值，則引發(fā)報(bào)警。這個(gè)報(bào)警向用戶指示分級(jí)裕量時(shí)間遭到破壞。通常將該報(bào)警記錄成一個(gè)事件，出現(xiàn)在IED用戶界面(通常是顯示屏)上，和可以經(jīng)由遙控鏈路告訴遠(yuǎn)程人員。然后，可以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)校正。A t計(jì)算和應(yīng)急報(bào)警計(jì)算可以快速、實(shí)時(shí)或故障后進(jìn)行。圖3A指示了故障后進(jìn)行計(jì)算和報(bào)警的更典型例子，使得有關(guān)人員正好當(dāng)在電力系統(tǒng)上正在進(jìn)行有效故障清除操作的時(shí)候不會(huì)受額外報(bào)警和數(shù)據(jù)困擾。按照本發(fā)明的一種改進(jìn)，計(jì)劃自動(dòng)進(jìn)行分級(jí)裕量校正。因此計(jì)劃自動(dòng)將時(shí)間增量添加到智能電子設(shè)備IEDa的時(shí)間-電流特性中。定時(shí)DT增量等于所需安全裕量減去實(shí)際跳開前跳開剩余時(shí)間。在用戶希望補(bǔ)償再次所得的不足時(shí)間的影響的情況下，向他/她提供一設(shè)置以選擇將定時(shí)增量加入IDMT特性中。這個(gè)增量有效地使整條IDMT曲線移動(dòng)了恢復(fù)所需安全裕量的時(shí)間量。下一次發(fā)生上游IED測(cè)量的類似故障時(shí)，通過(guò)時(shí)間校正保證不侵犯安全裕量，或至少使侵犯安全裕量的可能性較小。為了避免過(guò)度DT增量值，使最大DT增量調(diào)整設(shè)置有利地可用于限于自動(dòng)增加。
可替代的是，當(dāng)根據(jù)引發(fā)的報(bào)警(在跳開剩余時(shí)間內(nèi))選擇人工介入時(shí)，提醒用戶重新檢驗(yàn)系統(tǒng)上的IED之間的以前計(jì)算分級(jí)。用在本發(fā)明中的技術(shù)是- ( I)在除去電流的時(shí)刻，該技術(shù)計(jì)算用分?jǐn)?shù)表示計(jì)數(shù)器位置(即，計(jì)數(shù)器朝著跳開方向前進(jìn)的計(jì)數(shù)占該元件最終目標(biāo)的幾分之幾);- (2)同時(shí)也記錄復(fù)位時(shí)刻之前記錄的最大電流；-如果通過(guò)下游故障清除未除去電流，則該技術(shù)使用上面的(I)和(2)計(jì)算跳開剩余時(shí)間；- (3)在跳開剩余時(shí)間侵犯了報(bào)警時(shí)間(快速和精確跳開前報(bào)警計(jì)時(shí)器是本發(fā)明的先決條件)的情況下，該技術(shù)引發(fā)報(bào)警。 這是在警告需要針對(duì)分級(jí)裕量采取的可能措施時(shí)為用戶提前的主要步驟。這樣隨時(shí)間直接校準(zhǔn)的確切警告今天已不存在。并且，本發(fā)明提供了幫助用戶自動(dòng)調(diào)整分級(jí)裕量(利用分級(jí)裕量調(diào)整的新設(shè)置=“自動(dòng)/人工”)的技術(shù)。當(dāng)用戶選擇“自動(dòng)”時(shí)，該技術(shù)將定時(shí)增量添加到IDMT曲線中(DT增量根據(jù)所需安全裕量減去實(shí)際跳開前剩余時(shí)間自動(dòng)計(jì)算)。此外，當(dāng)用戶選擇自動(dòng)時(shí)，為了避免過(guò)度DT增量值，使最大DT增量調(diào)整設(shè)置可用于限于自動(dòng)增加的程度。該解決方案的優(yōu)點(diǎn)是I)如果未除去供應(yīng)的故障電流，則用戶能夠確切地看到跳開剩余時(shí)間是多少。2)如果侵犯了 IED之間的時(shí)間分級(jí)的基礎(chǔ)，則用戶得到自動(dòng)警告，剩余時(shí)間指示“應(yīng)急”量(即，電力系統(tǒng)多接近不必要的跳開)。3)可選地，本發(fā)明可以自動(dòng)為用戶進(jìn)行分級(jí)裕量校正。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)視安裝在電カ系統(tǒng)中的至少兩個(gè)智能電子設(shè)備(IEDa，IEDb)的時(shí)間-電流特性之間的分級(jí)裕量的方法，每個(gè)智能電子設(shè)備包含計(jì)數(shù)器件，所述分級(jí)裕量包含用戶設(shè)置的安全裕量，其特征在于，當(dāng)在電カ系統(tǒng)中發(fā)生引起故障電流的故障時(shí)，該方法包含當(dāng)侵犯了安全裕量時(shí)向用戶提供警告的步驟。
2.按照權(quán)利要求I所述的方法，當(dāng)故障持續(xù)到超過(guò)給定持續(xù)時(shí)間吋，進(jìn)ー步包含如下步驟 -與故障最接近的智能電子設(shè)備(IEDb)發(fā)出使它包含的計(jì)數(shù)器件遞增到預(yù)定目標(biāo)的跳開命令； -當(dāng)達(dá)到預(yù)定目標(biāo)時(shí)，與故障最接近的智能電子設(shè)備(IEDb)發(fā)生跳開，以便與故障最接近的智能電子設(shè)備輸出要施加到中斷故障電流的斷路器的命令信號(hào)；以及 -當(dāng)中斷了故障電流吋，向用戶提供警告的步驟包含如下基本步驟 -上游智能電子設(shè)備(IEDa)計(jì)算它包含的計(jì)數(shù)器件達(dá)到的暫停水平，記住正好在已中斷故障電流的時(shí)刻之前的故障電流，以及計(jì)算與安全裕量相比較的上游智能電子設(shè)備跳開的剰余時(shí)間(At);以及 -如果上游智能電子設(shè)備跳開的剰余時(shí)間(At)小于安全裕量，則引發(fā)警告。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的方法，其中當(dāng)向用戶提供警告吋，自動(dòng)増加分級(jí)裕量。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中分級(jí)裕量的自動(dòng)增加受最大允許時(shí)間増量限制。
5.按照前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述計(jì)數(shù)器件是跳開計(jì)數(shù)器或g在實(shí)現(xiàn)時(shí)間積分算法的単元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種監(jiān)視安裝在電力系統(tǒng)中的至少兩個(gè)智能電子設(shè)備(IEDA，IEDB)的時(shí)間-電流特性之間的分級(jí)裕量的方法，每個(gè)智能電子設(shè)備包含計(jì)數(shù)器件，所述分級(jí)裕量包含用戶設(shè)置的安全裕量，其特征在于，當(dāng)在電力系統(tǒng)中發(fā)生引起故障電流的故障時(shí)，該方法包含當(dāng)侵犯了安全裕量時(shí)向用戶提供警告的步驟。
文檔編號(hào)H02H3/00GK102763297SQ200980163197
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者A.威克遜, S.理查茲, S.薩布拉馬尼恩 申請(qǐng)人:施耐德電氣能源英國(guó)有限公司, 阿爾斯托姆技術(shù)有限公司